Fossiles d’ammonites dorées dans la carrière d’Ohmden. Crédit : Rowan Martindale/ École de géosciences Jackson de l’Université du Texas à Austin.
Tout ce qui brille n’est pas de l’or, ni même de l’or pur dans le cas des fossiles.
De nouvelles recherches menées par des scientifiques de l’université du Texas à Austin et leurs collaborateurs ont révélé une nouvelle vérité sur les fossiles du schiste de Posidonia en Allemagne. Ils ont démenti la croyance de longue date selon laquelle leur éclat provenait de la pyrite, connue sous le nom d’or des fous. La source de leur éclat doré réside en fait dans un mélange de minéraux, qui fournit des indices sur l’environnement dans lequel ces fossiles ont vu le jour.
Cette découverte est importante pour comprendre comment les fossiles – qui comptent parmi les spécimens les mieux conservés au monde de la vie marine du Jurassique inférieur – se sont formés en premier lieu, et le rôle que l’oxygène présent dans l’environnement a joué dans leur formation.
« Lorsqu’on se rend dans les carrières, les ammonites dorées ressortent des plaques de schiste noir », explique Rowan Martindale, coauteur de l’étude et professeur associé à l’école de géosciences Jackson de l’UT. « Mais, étonnamment, nous avons eu du mal à trouver de la pyrite dans les fossiles. Même les fossiles qui semblaient dorés sont préservés sous forme de minéraux phosphatés avec de la calcite jaune. Cela change radicalement notre vision de ce célèbre gisement de fossiles ».
La recherche a été publiée dans Earth Science Reviews. Drew Muscente, ancien professeur adjoint au Cornell College et ancien chercheur postdoctoral à la Jackson School, a dirigé l’étude.
Fossile d’ammonite de la carrière d’Ohmden, Posidonia shale lagerstatte. Crédit : Sinjini Sinha/ Université du Texas à Austin Jackson School of Geosciences.
Les fossiles du schiste de Posidonie remontent à 183 millions d’années et comprennent des spécimens rares de corps mous tels que des embryons d’ichtyosaures, des calmars avec des sacs d’encre et des homards. Pour en savoir plus sur les conditions de fossilisation qui ont conduit à une préservation aussi exquise, les chercheurs ont placé des dizaines d’échantillons sous microscope électronique à balayage afin d’étudier leur composition chimique.
« J’étais impatient de les mettre dans mon microscope et d’aider à raconter l’histoire de leur conservation », a déclaré Jim Schiffbauer, coauteur et professeur associé au département des sciences géologiques de l’université du Missouri, qui a manipulé certains des plus grands échantillons.
Les chercheurs ont constaté que dans tous les cas, les fossiles étaient principalement constitués de minéraux phosphatés, même si le schiste noir environnant était parsemé d’amas microscopiques de cristaux de pyrite, appelés framboïdes.
« J’ai passé des jours à chercher les framboïdes sur les fossiles », explique Sinjini Sinha, doctorante à la Jackson School et co-auteure de l’étude. « Pour certains spécimens, j’ai compté 800 framboïdes sur la matrice alors qu’il n’y en avait que trois ou quatre sur les fossiles.
Des étudiants en géosciences de l’Université du Texas à Austin avec des spécimens d’ichtyosaures provenant des schistes de Posidonia. Crédit : Rowan Martindale
Le fait que la pyrite et le phosphate se trouvent à des endroits différents sur les spécimens est important car il révèle des détails clés sur l’environnement de la fossilisation. La pyrite se forme dans des environnements anoxiques (sans oxygène), alors que les minéraux phosphatés ont besoin d’oxygène. La recherche suggère que, bien qu’un fond marin anoxique soit propice à la fossilisation – en empêchant la décomposition et les prédateurs -, il a fallu une impulsion d’oxygène pour entraîner les réactions chimiques nécessaires à la fossilisation.
Ces résultats complètent des recherches antérieures menées par l’équipe sur les conditions géochimiques de sites connus pour leurs caches de fossiles exceptionnellement préservés, appelés konservat-lagerstätten. Cependant, les résultats de ces études contredisent des théories de longue date sur les conditions nécessaires à la préservation exceptionnelle des fossiles dans les posidonies.
« On a longtemps pensé que l’anoxie était à l’origine de la préservation exceptionnelle, mais elle n’y contribue pas directement », a déclaré Sinha. « Elle contribue à rendre l’environnement propice à une fossilisation plus rapide, ce qui conduit à la préservation, mais c’est l’oxygénation qui améliore la préservation. »
Il s’avère que l’oxygénation – ainsi que le phosphate et les minéraux qui l’accompagnent – a également renforcé l’éclat du fossile.
Référence : « Quel rôle joue l’anoxie dans la préservation exceptionnelle des fossiles ? Lessons from the taphonomy of the Posidonia Shale (Germany) » par A.D. Muscente, Olivia Vinnes, Sinjini Sinha, James D. Schiffbauer, Erin E. Maxwell, Günter Schweigert et Rowan C. Martindale, 23 janvier 2023, Earth-Science Reviews.
DOI: 10.1016/j.earscirev.2023.104323
Cette recherche a été financée par le Cornell College et la National Science Foundation. Les spécimens fossiles de posidonies utilisés dans cette étude font désormais partie des collections du laboratoire de paléontologie non vertébrée de l’école Jackson.